大豆蛋白改性的研究进展及其应用_翁燕霞
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收稿日期:2008-05-23基金项目:教育部高校博士点基金资助项目(20070561059)。
作者简介:杨晓泉(1965—),男,华南理工大学轻工与食品学院副院长,华南理工大学食物蛋白工程研究中心主任,教授、博导,主要研究方向:植物蛋白质改性及分离。
大豆蛋白的改性技术研究进展杨晓泉(华南理工大学食物蛋白工程研究中心,广东广州510640)摘 要:系统阐述了大豆蛋白的功能特性及其物理改性、化学改性及酶法改性技术研究进展,并探讨了蛋白质改性技术在大豆蛋白加工业中的应用前景。
关键词:大豆蛋白;功能特性;改性中图分类号:T Q 936 文献标识码:A 文章编号:1674-0408(2008)03-0037-08Progress i n the Study on M od i f i ca ti on Techn i ques of Soy Prote i nYAN G X iao -quan(Research Center of Food Pr oteins,South China University of Technol ogy,Guangzhou 510640,China )Abstract:The paper syste matically revie ws the recent devel opments of the modificati on techniques in the s oy p r otein p r ocessing,including the physical,che m ical and enzy matic methods,and als o its relati on t o the functi onality of s oy p r otein .The app licati on po 2tentials of the modified s oy p r otein in s oy p r otein p r ocessing industry are als o discussed .Key words:s oy p r otein;functi onality;modificati on 我国有长达数千年的大豆食用历史,大豆蛋白一直是我国居民膳食中蛋白质的重要来源。
大豆蛋白改性的研究进展及其应用_翁燕霞大豆蛋白是一种富含营养且具有丰富功能的植物蛋白,具有极高的生物学价值。
然而,由于大豆蛋白自身的一些特性,如溶解性差、颗粒不稳定性、氧化易性等,限制了其在食品工业中的应用。
为了克服这些问题,研究人员对大豆蛋白进行了改性研究,并取得了一定的进展。
目前,对大豆蛋白改性的研究主要集中在酶法、物理法和化学法三个方面。
酶法是通过酶的作用,改变大豆蛋白的结构和功能,常用的酶包括蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶等。
物理法是通过物理因素,如高温、高压、超声波等,改变大豆蛋白的结构和功能。
化学法则是通过化学反应改变大豆蛋白的结构和功能,常用的化学试剂有羧甲基纤维素、胺基反应试剂等。
大豆蛋白改性后,其应用领域也得到了拓宽。
首先,改性大豆蛋白可以用于增强食品的功能性。
例如,改性大豆蛋白可以用作乳化剂、稳定剂、胶凝剂等,提高食品的质地和口感。
其次,改性大豆蛋白还可以用于制备高蛋白饮料、肉制品、豆制品等,并且可以改善其口感和营养价值。
另外,改性大豆蛋白还可以用于制备生物可降解材料、纳米材料等,具有广阔的应用前景。
然而,目前大豆蛋白改性研究还存在一些挑战和亟待解决的问题。
首先,大豆蛋白的改性方法还不够多样化,需要进一步寻找新的改性方法。
其次,大豆蛋白的改性机理还不够清楚,需要深入研究其结构和功能之间的关系。
最后,大豆蛋白的改性对环境的影响也需要重视,探索低能耗、低污染的改性方法。
总的来说,大豆蛋白改性研究在为大豆蛋白的应用提供了新的途径和思路,可以使其在食品工业、生物材料等领域得到更广泛的应用。
随着研究的不断深入,相信大豆蛋白改性技术将会得到进一步的完善,并为相关行业的发展做出更大的贡献。
大豆蛋白高分子材料化学改性研究综述摘要:现阶段,资源消耗严重,在传统的高分子材料领域,使用之后很难降解,对环境也造成一定的污染,所以针对大豆蛋白高分子材料的制备的研究越来越多。
纯天然的大豆蛋白作为高分子材料会有一定的缺陷,如力学性能和耐水性能都存在一定的缺陷。
因此需要对大豆蛋白进行物理或者化学方法的改性,用以提高其制备高分子性能材料能够获得的良好性能。
本文对近年来通过对大豆蛋白高分子材料化学改性的研究进展做了介绍,并且展望了这个领域未来的发展前景。
关键词:大豆蛋白;高分子材料;化学改性;前景近年来,资源、环境问题致使人们在寻求可再生资源的研究上加大了力度。
在高分子材料合成领域,传统的主要原料为原油,产物难降解,并且不可再生。
人们转向研究利用植物蛋白质来合成高分子材料,产物具有可降解、可再生的特性,具有广阔的前景。
在石油资源日益短缺的当今世界,全球具有大量储备的大豆产量,在制作榨油、豆油时,会随之a生大量的副产品豆粕,其中具有44%的大豆蛋白,怎么利用这一资源,并能够进行工业型生产,是当今学者致力研究的重点。
在将其制作高分子材料方面来看,大豆蛋白在某些性能上还存在缺陷,其作用被限制,需经过物理或者化学方法进行改性,本文对其中比较重要的化学改性方法进行了综述。
蛋白质是由20多种氨基酸通过肽链连接起来的,天然大豆蛋白具有很高的营养价值,另外,还具备其他的一些加工特性,如乳化性、持水束油性、发泡性等。
但是在一定的范围内存在局限性,对其进行化学改造的主要方法就是将其蛋白质侧链基团进行化学改性。
其中,蛋白质分子上的侧链有氨基、羟基、羧基和巯基等,化学改性方法就是对其进行交联、接枝、酯化等众多方法,国内外都作了众多的研究。
1交联改性对大豆蛋白高分子进行交联指的是,在大豆蛋白质分子中存在的―NH2、―OH等都能够轻易的与双官能团或者官能分子发生交联反应。
通过交联反应,蛋白质分子能够增强分子内或者分子间的键合作用,改善分子性能,提高材料的耐水性,提高硬度、拉伸强度等力学性能。
科技信息MAX253、升压变压器T 、二极管桥和二个MOSFET 管组成。
此电路结构小,在+5V 供电条件下,可驱动100nF 的EL 背光屏。
(2)采用高压EL 驱动器构成高压驱动电源。
由美国IMP 公司生产的IM P803驱动器构成的EL 高压驱动电源。
其典型结构如图2所示。
4.结论电致冷光源是在低电压电场作用下冷光材料发光的一种电源,其具有效率高、能耗小、寿命长、绿色环保、控制灵活、光线质量高、光色显示纯、响应时间短、安全性能强等诸多优点,在医用、工业、家庭和民用等领域现已逐步得到广泛的应用,其作为21世纪的新光源,已是不争的事实,更是未来发展的必然趋势。
参考文献[1]胡嗣云.EL 的特性及驱动电路研究[J ].国外电子元器件,2003(05)[2]史永基.场致发光电源电路[J ].光电子技术,2000(12)[3]胡戎,侯文军.场致发光灯及其驱动电源[J ].电子技术,1999(08)[4]Dave Bordui.揭开EL 背光驱动的秘密[J ].电源技术,2003(10)(上接第96页)随着我国经济的快速发展,城镇建筑和室内外装饰装修行业发展迅速,我国胶黏剂的需求量快速增长,10多年来平均年增长率在20%左右,其中,三醛胶(脲醛、酚醛和三聚氰胺甲醛树脂胶)需求量最大,三醛胶的产量占胶黏剂总产量的40%左右。
然而,三醛胶在制造、运输和使用时由于会释放对人体有害的游离甲醛和酚而带来环境污染问题;尤其在室内装潢和家具板材中,因为甲醛并不完全缩聚,往往有相当部分以游离状态存在,会逐渐向周围发散而造成环境污染。
而且,石油基胶黏剂属于非生物可降解材料,长期大量使用会形成难降解的废物堆积,进而使环境恶化。
因此,一些发达国家先后都制定了严格的限制措施。
大豆资源丰富、产量高,大豆蛋白又是油脂加工的副产品,植物蛋白含量丰富。
早在1923年,O.Johnson 等人就提出豆粕制作胶黏剂的基本理论。
但由于大豆蛋白胶黏剂强度较低、耐水性差和生产成本过高未能大量推广使用。
大豆蛋白改性修饰技术研究进展中国食物与营养2014,20(1):27-31F00dandNutritioninChina王中江,王晶,李杨,齐宝坤,江连洲(东北农业大学食品学影国家大豆工程技术研究中心,哈尔滨150030)摘要:介绍了大豆蛋白的基本结构与组成及功能性质,并且对大豆蛋白的改性技术,包括物理、化学、酶和生物工程等技术进行了综述,并概述改性手段对大豆蛋白结构和功能影响的研究进展。
关键词:大豆蛋白;改性;结构;功能大豆中的蛋白质含量可高达40%,远高于其他谷类食品。
其氨基酸组成与牛奶蛋白质相近,除蛋氨酸外,其余必需氨基酸的含量均为较丰富,是一种植物性的完全蛋白质。
蛋白的功能性质包括蛋白凝胶、分散相、蛋白溶液等性质…。
蛋白质的亚基组分皿。
和结构∞1都会影响其在食品加工中的功能特性。
人为地对蛋白质结构进行改变和修饰即为蛋白改性。
通常分为物理、化学和生物学方法,为了改变蛋白质大分子空间结构和理化性质,采用修改氨基酸残基和多肽链之间的结构的方法,同时达到保留营养价值的同时能够改善其功能特性的目的H1。
因此,本文介绍了大豆蛋白的分子结构组成和功能性质,并且综述了大豆蛋白的改性技术的分类与研究的进展。
1性高于a亚基和a7亚基㈨。
综上所述,B-大豆伴球蛋白中性质上的不同是由于各个亚基结构上的差异导致的。
2大豆蛋白的功能性质蛋白质的功能特性可分为水合特性、乳化特性、流变和质构性能3个方面¨0|。
大豆蛋白所表现出来的功能特性与其理化性质密切相关。
大豆蛋白因功能特性不同应用在不同的食品体系。
具有一定的凝胶性和持水持油能力的大豆蛋白用于肉制品,如将大豆分离蛋白加入西式火腿肠。
大豆蛋白还可以加入到饮料、乳品等液态食品中,需要其具有良好的溶解性和分散性。
由于食品加工对大豆蛋白功能特性要求的不一致,为了获得较好功能特性和营养特性的蛋白质,选择适当的改性技术,以拓宽蛋白质在食品工业中的应用范围。
大豆蛋白的结构与组成根据离心分离系数(即沉降系数)不同大豆蛋白3大豆蛋白的改性修饰技术为了加强或改善大豆蛋白质的功能性,通过改变蛋白质的理化性能,达到提高营养利用率的目的,同时除去有害物质或抑制酶的活性。
化学改性大豆蛋白质高分子材料研究进展2012-07-14论文导读:纯大豆蛋白作为高分子材料有很多不足之处,如力学性能和耐水性差,需通过物理或化学法对其进行改性,才能满足不同应用领域的性能需求,其中化学改性是制备大豆蛋白基高分子材料的重要手段。
从交联、接枝、酰化与酯化、去酰胺化、磷酸化和糖基化等几个方面介绍了...纯大豆蛋白作为高分子材料有很多不足之处,如力学性能和耐水性差,需通过物理或化学法对其进行改性,才能满足不同应用领域的性能需求,其中化学改性是制备大豆蛋白基高分子材料的重要手段。
从交联、接枝、酰化与酯化、去酰胺化、磷酸化和糖基化等几个方面介绍了近年来化学改性大豆蛋白质材料的研究进展,并对其发展方向进行了展望。
传统的合成高分子材料绝大部分不可降解,已引起严重的环境问题,且其主要原料为石油,属于不可再生资源,储备日益减少,因而利用可再生、可降解的植物蛋白质制备高分子材料前景广阔。
目前植物蛋白主要来源有豆粕、麦麸等农副产品,据联合国粮食及农业组织(FAO)估计,2000年全球大豆产量超过1.6亿t,其中约80%的大豆用于榨油;另外,生产1 t豆油会同时产生4.5 t副产品豆粕,而目前豆粕主要用作廉价的动物饲料,附加值低。
豆粕中约含有44%的大豆蛋白,如何有效利用这些天然高分子资源,寻找大豆蛋白的工业用途,在石油资源日益枯竭和环境问题日益严重的今天尤其重要,前景十分广阔。
但从高分子材料的角度审视,大豆蛋白有许多缺点,尤其是其力学性能和耐水性差的缺陷极大地限制了它的应用,必须经物理、化学或生物的方法进行改性后方可得到具有使用价值的材料,其中化学改性是最重要的方法之一。
研究现状蛋白质是由20种氨基酸通过肽键连接而成的生物大分子,它含有多种活性侧基如氨基、羧基、羟基和巯基,能和许多物质发生化学反应,这既是蛋白质进行化学改性的物质基础,也决定了化学改性在蛋白质改性中的重要地位。
蛋白质的化学改性有多种方法,其中交联、接枝、酯化与酰化、脱酰胺化、磷酸化、糖基化等是常用的方法,现分别予以介绍。
2013年第8期大豆蛋白改性的研究进展及其应用翁燕霞,叶泉莹,王庆佳(福建农林大学食品科学学院,福建福州350002)摘要:阐述大豆蛋白的组成及改性方法,包括物理改性、化学改性、酶改性和复合改性,并对其在工业中的应用进行介绍。
目前,国内外大豆蛋白市场发展空间远未饱和,有很大的发展空间。
关键词:大豆蛋白;功能特性;改性;应用中图分类号:O629.73文献标志码:Adoi:10.3969/jissn.1671-9646(X).2013.08.058ResearchProgressandApplicationoftheSoyProteinModificationWENYan-xia(CollegeofFoodScience,FujianAgricultureandForestryUniversity,Fuzhou,Fujian350002,China)Abstract:Thecomponentsofsoyproteinandmodifiedmethodsaresummarized.Themodifiedmethodsincludephysicalmodification,chemicalmodification,enzymicmodificationandcompositemodification.Moreover,theapplicationsofmodifiedsoyproteininindustryareintroduced.Atthepresent,thesoyproteinhasabroadspacefordeveolpmentbecauseitsoverseasandhomemarketsarenotsaturated.Keywords:soyprotein;functionalproperties;modification;application收稿日期:2013-05-30作者简介:翁燕霞(1991—),女,福建人,本科,研究方向:大豆蛋白的改进。
大豆含有丰富的优质蛋白质,必需氨基酸含量高,易于被人体吸收利用,是一种高营养的植物食品。
大豆蛋白质不仅营养价值高,其良好的功能特性也在工业上得到广泛应用。
然而,大豆蛋白在现代食品加工中的应用仍受到一定限制,对大豆蛋白进行改性可以更好地满足现在现代加工工业的需求。
1大豆蛋白的组成与功能1.1大豆蛋白的组成大豆蛋白是一种非均一蛋白质,其组成极为复杂。
按照溶液在离心机中的沉降系数,可分为2S,7S,11S和15S四个组分。
其中2S,7S含量较少,而7S与11S含量较大,分别为37%和31%[1],且与大豆蛋白的功能特性密切相关。
1.2大豆蛋白的功能特性大豆蛋白具有多种功能特性,大致可分为表面性质、水化性质、与蛋白质相互作用有关的性质。
大豆蛋白的表面性质主要指乳化性、吸油性和发泡性。
蛋白质不同组分的乳化性有所差异,陈海敏等人[2]研究发现,大豆蛋白7S/11S比例增大,乳化能力增强。
说明7S较11S乳化能力强。
大豆蛋白的水化性质包括吸水性、保水性、膨润性、黏度、结膜性等,主要由蛋白质肽链骨架上的极性基团与水发生水化作用引起。
蛋白质分子间相互作用使蛋白质具有凝胶性、组织性等。
研究表明,在大豆蛋白中只有7S和11S组分才具有凝胶性。
宋鹏等人[3]对大豆蛋白凝胶质构进行研究发现,7S组分含量与凝胶弹性呈显著正相关,11S组分含量与凝胶硬度、胶黏性和破裂强度呈显著相关。
2大豆蛋白的改性2.1大豆蛋白的物理改性物理改性是指利用加热、机械作用、声波等方式改善大豆蛋白的性质,实际上是在一定条件下,改变蛋白质的高级结构和分子间的聚集方式,而不涉及蛋白质的一级结构,实现蛋白质的定向改变。
热处理是大豆蛋白改性最常用的方法之一。
蛋白质适当加热后,氨基酸暴露,水油界面易定位,凝胶性得到改善。
李里特等人在不同加热条件下处理生豆浆,结果表明豆浆在95℃保温10min的条件下,凝胶网络变性蛋白分子增多,制得的豆腐强度增大,失水率降低。
张华江等人[4]研究发现在干热条件下60℃处理0.5d,产品的凝胶性比原产品提高15%。
适度的热处理不仅能改善大豆蛋白的功能性,也有助于其营养特性的提高。
高压处理破坏了蛋白质分子间的共价键,使蛋文章编号:1671-9646(2013)08b-0089-03第8期(总第326期)农产品加工(学刊)No.82013年8月AcademicPeriodicalofFarmProductsProcessingAug.农产品加工(学刊)2013年第8期白质分子解聚,内部极性基团和疏水基暴露,提高了蛋白质分子的溶解性、乳化性和凝胶性等。
Tang等人研究发现低水平高压条件,大豆蛋白形成难溶聚合物,但在高水平的高压条件下,难溶物转化为可溶的,且平均分子质量较小。
原因是超高压破坏了蛋白质分子的二级和三级结构。
Wang等人研究发现压力为200 ̄600MPa下,大豆分离蛋白的乳化活性增加,但乳化稳定性却有所下降。
高压处理后,大豆蛋白功能性质的改变都是由于其分子结构上的变化而引起的。
超声波通过对介质的空穴作用、机械作用和超混合效应使蛋白质氨基酸之间的化学链断裂,更多的反应中心形成与暴露,有利于分子间相互作用。
Jambrak等人[5]分别用探头式和槽式超声波对大豆蛋白物理特性进行探究,结果表明20kHz探头式处理显著增强了大豆蛋白的表面活性与乳化性。
Hu等人研究发现超声波处理使蛋白质分子解聚,分子间的相互作用力下降,使其溶解性增强。
超声波作用下,空穴效应产生巨大爆发力和冲击力,分子间作用高速有效,使得大豆蛋白功能特性得到改善。
2.2化学改性化学改性可通过添加酸、碱、部分水解的盐溶液等进行。
但由于容易造成设备腐蚀等问题而不常采用。
常用的化学改性是通过改变蛋白质的结构、静电荷和疏水基、除去抗营养因子等改善大豆蛋白的性质。
酰化作用就是大豆蛋白分子的亲核基团与酰化剂中的亲电基团反应,使蛋白质分子表面电荷下降,多肽链伸展和结构改变。
王飞镝等人[6]将大豆蛋白经热处理、EDTA酰化和戊二醛交联,制备大豆凝胶,结果表明蛋白质分子链中引入一定量的EDTA,使凝胶溶胀率增大。
酰化还可提高大豆蛋白的乳化性。
Matemu等人用饱和脂肪酸对大豆蛋白进行酰化,结果表明β-伴球蛋白(7S)和大豆球蛋白(11S)的乳化活性与乳化稳定性均显著提高。
但由于赖氨酸最易发生酰化作用,所以过高的酰化度会降低大豆蛋白的营养价值。
糖基化作用是将多羟基化合物通过共价键连接到大豆蛋白分子上。
于莉萍等人[7]通过添加D(+)木糖和黄酮对大豆蛋白进行糖基化处理,结果表明在反应温度为87.27℃,反应时间为40min,复合糖添加量3.9%,糖胶比为2.81∶1的条件下,凝胶强度可达到91.35g,较未改性的大豆分离蛋白提高78%。
不同糖对大豆蛋白性能的影响有所差别。
Gu等人研究发现大豆蛋白-葡萄糖凝胶与大豆蛋白-乳糖凝胶的持水性比大豆蛋白-蔗糖凝胶高,且硬度低。
大豆蛋白的糖基化改性效果显著,现已被广泛用来提高大豆蛋白质的功能特性。
2.3生物改性技术生物改性主要是通过酶部分降解蛋白质,增加大豆蛋白分子或分子间交联或连接特殊功能基团,从而改变大豆蛋白的功能特性。
酶法改性具有过程温和、副产物少、最终水解产物可控等特点。
动物蛋白酶改性通常采用的酶是胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、胃蛋白酶等。
钱方等人[8]研究发现胃蛋白酶水解大豆蛋白的最佳条件:pH值为2,水解温度为37℃,酶与底物比为7%(质量百分比),底物质量浓度为0.04kg/L,反应时间为24h。
胃蛋白酶和胰凝乳酶为疏水专一性强的酶,所得水解产物苦味小,而通过胰蛋白酶酶解可改善大豆蛋白的乳化性。
赵新淮等人研究发现水解度为1%的胰蛋白酶酶解大豆分离蛋白,其产品具有良好的乳化性。
这种酶解后的大豆分离蛋白,可用作食品的乳化剂,如调咖啡用的人造奶油、蛋黄酱等。
大豆蛋白改性常用的植物蛋白酶有木瓜蛋白酶和菠萝蛋白酶。
木瓜蛋白酶酶解可使疏水基暴露,通过分子间的疏水相互作用力合成凝胶。
朱秀清等人[9]研究发现木瓜蛋白酶制备分散性、凝胶性较好的的大豆分离蛋白,水解度应控制为5% ̄6%。
逯昕等人研究发现热变性的大豆分离蛋白底物在菠萝蛋白酶的作用下限制酶解,降低了溶液的表观黏度,增加了流体特性。
该改性产物可广泛用于婴幼儿食品、高蛋白饮料和汤类食品中。
谷氨酰胺转胺酶是一种酰基转移酶,可以催化相同或不同的蛋白质分子之间发生共价交联。
谷氨酰胺转胺酶作用迅速,且对大豆蛋白功能性质的改善效果十分显著。
Gan等人[10]利用谷氨酰胺转胺酶将大豆蛋白与核糖与蔗糖交联后,凝胶性显著增强。
Tang利用谷氨酰胺转胺酶处理大豆分离蛋白溶液可使液滴间发生共价交联,凝胶刚性显著提高。
2.4复合改性食品加工过程中对大豆蛋白功能性要求越来越高,单一的物理、化学或生物改性均存在不足,无法满足加工需求,复合改性则极大地满足了生产、生活的需要。
海日罕等人用微波辅助磷酸化改性大豆蛋白,改性产物的乳化活性和乳化稳定性分别提高了3.0倍和1.3倍。
3改性大豆蛋白的应用随着改性技术的发展,大豆蛋白不仅在食品中的应用更加广泛,在其他工业中的运用也得到拓展。
改性大豆蛋白在非食品工业中的应用,主要是在材料黏合剂、纤维材料、生物降解材料等领域。
3.1改性大豆蛋白在食品工业中的应用改性后的大豆蛋白在食品加工中的应用更为活跃。
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